NANOINDENTAÇÃO EM MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

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NANOINDENTAÇÃO EM MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

Elsa V. Pereira

Departamento de Materiais, Laboratório Nacional de Engenharia Civil M. João Correia

Departamento de Materiais, Laboratório Nacional de Engenharia Civil Rita. B. Figueira

Departamento de Materiais, Laboratório Nacional de Engenharia Civil I. Rute Fontinha

Departamento de Materiais, Laboratório Nacional de Engenharia Civil

RESUMO

Nesta comunicação apresentam-se desenvolvimentos recentes na caracterização mecânica de materiais de construção por técnicas de micro e nanoindentação.

Palavras-chave: nanomateriais / durabilidade / nanoidentação / revestimentos / nanotecnologia.

1. INTRODUÇÃO

Os recentes avanços na área das nanotecnologias têm sido acompanhados pelo desenvolvimento de técnicas de caracterização adequadas para análise microestrutural à nanoescala. A introdução do microscópio de efeito túnel para superfícies condutoras, em 1981, foi seguida pela invenção da microscopia de força atómica (AFM) em 1986, por Binning, Quate e Gerben, aplicável também a superfícies não condutoras. O interesse inicial foi a resolução atómica e molecular. Na década de 90, as capacidades da microscopia de força atómica para obter informação sobre a topografia das amostras ganharam contudo relevo, sendo atualmente uma técnica utilizada para efetuar nanoindentação em diferentes tipos de materiais e tecidos animais (Kaupp, 2016).

A aplicação de materiais nanoestruturados na construção tem vindo a aumentar, permitindo

melhorar algumas características como a resistência mecânica e a durabilidade de materiais

tradicionais e produzir materiais mais leves e flexíveis. São particularmente utilizados em

revestimentos multifuncionais, com incorporação de nanopartículas de TiO

ou de SiO

, com

propriedades superhidrofóbicas e com capacidade para eliminar filmes bacteriológicos das

superfícies onde são aplicados, mas também incorporados em sensores utilizados no

controlo da segurança de estruturas (Lee et al., 2010; Olar, 2011). Destacam-se outros

exemplos como a produção de aços com melhor resistência mecânica, dureza e resistência

à corrosão devido à adição de nanopartículas de cobre, ou a produção de betões com

incorporação de nanopartículas de óxidos metálicos (Fe

O

e SiO

) que permitem melhorar

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a resistência à compressão; ou à tração e à fissuração pela integração de nanotubos de carbono.

A nanoindentação tem particular relevância na caraterização deste tipo de materiais mas pode também trazer informação relevante, por exemplo para uma melhor compreensão dos fenómenos de interface em materiais de construção tradicionais (Fig. 1). Nesta comunicação faz-se uma revisão das principais aplicações da micro e da nanoindentação efetuada por AFM na caracterização de materiais de construção.

Fig. 1 – Pasta cimentícia modificada com adição de polímero de estireno-butadieno para mitigação da corrosão em ambientes agressivos observada por a) microscopia eletrónica de

varrimento e por b) microscopia de força atómica

2. REFERÊNCIAS

Lee, J., Mahendra, S., Alvarez, P.J.J., 2010. Nanomaterials in the Construction Industry: A Review of Their Applications and Environmental Health and Safety Considerations. ACS Nano 4, 3580–

3590.

Olar, R., 2011. Nanomaterials and Nanotechnologies for Civil Engineering. Bul. Institutului Politeh. din lasi Sect. Constr. Arhit. 57, 109.

Kaupp, G., Atomic Force Microscopy. Scanning Nearfield Optical Microscopy and Nanoscratching.

Application to Rough and Natural Surfaces, Springer, Berlin, 2006.